Antoine Strugarek, astrophysicien au Département d’Astrophysique de l’Irfu, est lauréat d’un contrat ERC Consolidator. Le coeur de son projet ExoMagnets est la compréhension du couplage magnétique entre une exoplanète et son étoile et donc du champ magnétique des exoplanètes, ce dernier étant primordial pour l’habitabilité d’une planète.
Le projet ExoMagnets a pour ambition de développer de nouvelles théories et des simulations à haute performance en utilisant les infrastructures de calcul exa-scale à venir afin d'exploiter les observations existantes et futures du magnétisme des exoplanètes lointaines.
La recherche en sciences exoplanétaires est montée en flèche depuis la première découverte de la planète 51 Peg b par Mayor et Queloz (1995). Plus de 5500 exoplanètes ont été découvertes depuis et ont révolutionné notre compréhension de la formation et de l'évolution des systèmes étoile-planète. De plus en plus d'exoplanètes sont découvertes aujourd'hui, et leurs caractéristiques ainsi que celles de leur étoile hôte sont déterminées avec précision à l'aide d'observations spatiales et terrestres à plusieurs longueurs d'onde.
Néanmoins, un aspect fondamental des exoplanètes nous échappe encore : quel type de magnétisme et de magnétosphère possèdent-elles ?
Sur Terre, nous savons que le champ magnétique protège l'atmosphère de l'environnement spatial et qu'il est essentiel au maintien de la vie telle que nous la connaissons. Avec l'arrivée de l'observatoire SKA, les scientifiques récolteront des signaux radio magnétosphériques provenant de centaines d'exoplanètes. Ces magnétosphères conduisent également à des interactions magnétiques étoile-planète pour environ un tiers des exoplanètes connues, qui laissent des traces observables sur les marqueurs d'activité de l'étoile hôte.
En plus de ces nouvelles détections, des nouveaux outils théoriques permettant de caractériser le magnétisme d'un large échantillon d'exoplanètes viendront combler les lacunes théoriques actuelles sur le couplage magnétique entre une exoplanète et son environnement local.
Simulation du couplage magnétique entre une étoile et une planète proche. (voir Strugarek, A. et al. (2015) https://doi.org/10.1017/S1743921316002325.).
Schéma du projet ExoMagnets, divisé en trois lots de travail. crédit @A. Strugarek
Le projet ExoMagnets est divisé en trois tâches principales et en groupes de travail associés qui répondent aux trois objectifs primordiaux suivants :
- WPA) Développer les simulations numériques en tenant compte de la complexité des orbites planétaires, de la structure non axisymétrique des environnements stellaires, de l'échappement atmosphérique et de la réponse électromagnétique de l'ensemble de la magnétosphère planétaire.
- WPB) Caractériser la canalisation de l'énergie depuis le voisinage d'une exoplanète dans l'émission de photons à partir de l'énergie thermique due aux processus de chauffage et aux émissions non thermiques des particules accélérées dans l'atmosphère de l'étoile hôte.
- WPC) Développer une compréhension théorique et des simulations numériques de l'action dynamo et de l'induction au sein des exoplanètes sur une orbite à courte période afin d'évaluer les états magnétosphériques possibles et de permettre la modélisation d'interactions magnétiques étoile-planète réalistes.
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L'exploitation des données multilongueurs d'onde, le développement de nouveaux modèles théoriques, éprouvés sur de nombreux systèmes d'exoplanètes et des simulations très haute performance sont les ingrédients qui permettront de comprendre quel type de magnétisme peut supporter une exoplanète de type Terre dans la zone habitable de son étoile. Ces travaux vont ouvrir la voie à une nouvelle science du magnétisme exoplanétaire... |
Contact DAp: Antoine STRUGAREK
Pour en savoir plus :
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